WXZ196系列微机消谐装置说明书 6 工作原理
6.1 PT产生铁磁谐振的原因
电力系统中有大量的储能元件，如电压互感器、变压器、电抗器等电感元件，电容器、线路对地电容、断路器的断口电容等电容元件。这些元件组成了许多串联或并联振荡回路。在正常的稳定状态下运行时，不可能产生严重的振荡。但当系统发生故障或由于某种原因电网参数发生了变化，就很可能发生谐振。譬如在中性点非有效接地系统中：一相断线接地，受电变压器和相间电容；电压互感器和线路对地电容；空载变压器和空载长架空线电容所形成的振荡回路，都有可能发生谐振。谐振常常引起持续时间很长的过电压。电压互感器一类的电感元件在正常工作电压下，通常铁心磁通密度不高，铁心并不饱和，如在过电压下铁心饱和了，电感会迅速降低，从而与电容产生谐振，这时的谐振称作铁磁谐振。铁磁谐振不仅可在基频下发生，也可在高频和低频下发生。
正常运行时，电压互感器开口三角的电压(3U0)理论上是0V，在实际中一般也不超过10V。系统发生单相接地故障时，3U0将迅速升高到30V，有时更高，达到120V，形成过电压。当系统上电时，由于三相不同期等原因（存在有如瞬时接地故障等的现象，）会在电压互感器中产生很大的谐波电流，导致互感器内部铁芯饱和，使二次侧的波形发生畸变，当畸变足够大时，就形成了铁磁谐振。另外也有因磁滞损耗和涡流损耗而形成谐振的情况。在形成的谐波含量中，16.667Hz，25Hz，150Hz三种成分比重较大，其他的分量相对很小，一般忽略。
6.2 铁磁谐振产生的条件 6.2.1 中性点非有效接地系统；
6.2.2 非线性电感元件和电容元件组成的振荡回路。回路线性状态时的自振频率小于某次低频谐振频率，当铁芯饱和而电感减小时，回路自振频率增加到恰好等于某次低频的谐振频率；
6.2.3 振荡回路中的损耗足够小，所以谐振实际上发生在系统空载或轻载时； 6.2.4 电感的非线性要相当大；
6.2.5 有激发作用，即系统有某种电压、电流的冲击扰动，如跳、合闸，瞬间短路等。
6.3 铁磁谐振消除原理
装置实时监测PT开口三角电压，运用DFT算法计算出零序电压四种频率的电压分量。本装置较目前市场上同类设备增加了压敏元件，该元件的电抗随谐波电压而变化，从而破坏PT铁磁谐振的产生条件。达到了实时在线消除运行过程中瞬态谐振的目的，极大地降低了谐振产生的可能性。
如压敏元件未能完全消除PT产生的铁磁谐振，则瞬间启动大功率消谐元件予以消除。
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在消谐过程中，使用了最优决策算法，即寻找合理的消除点。
我们知道，谐波电压中16.667Hz(≈17Hz)，25Hz，150Hz谐波分量叠加在50Hz的基波上，将使基波波形发生严重畸变，在消谐元件出口消谐时，如不区分具体的消除点，就很容易造成PT运行的不安全，并且出口在谐波的过零点时就没有意义。所以根据最优决策理论，应该寻找那些基波过零点与谐波峰值之间的黄金分割点(0.618)进行消除，这样既可以消除谐振又能保证基波不受或少受影响(图6—1)。
当谐振发生时，每隔一微小时间段启动一次大功率消谐元件，启动3次算作一段，如果在第一段消谐过程中未能完全消除，隔一定时间启动第二段，若仍未能完全消除，则隔一定时间启动第三段。之后如谐振故障依然存在，则为了PT安全的考虑，不再启动大功率消谐元件，只用压敏元件予以实时在线消除。直到谐振完全消除。
6.4 动作判据
6.4.1 谐振判据：17Hz谐波电压≥17V，25Hz谐波电压≥25V，150Hz谐波电压≥33V。 6.4.2 接地判据：基波电压≥30V。 6.4.3 过压判据：基波电压≥120V。 6.4.4 返回系数：93.75%。
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V 合成波形 0 t 基波波形 0 t a=0.618×b 谐波波形 0 t a b 图6—1 消谐选点示意图
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7 使用说明
装置加电自检后进入运行状态，绿色“运行” 指示灯闪烁，液晶显示器(LCD)实时显示PT开口三角17Hz、25Hz、50Hz和150Hz四种频率的电压分量(图7—1)。
在运行状态下按 或 键可以切换显示界面为日历时钟状态(图7—2)，或由显示日历时钟状态切换回显示谐波电压状态(图7—1)。
17Hz：000 V 25Hz：000 V 50Hz：000 V 150Hz：000 V 图7—1
在运行状态下，若系统发生接地、过电压故障或PT产生铁磁谐振，装置判断出故障类型，点亮面板相应指示灯，通过装置端子发出相应的告警信号，同时在液晶上交替显示故障类型、时间(图7—3)和谐波数据(图7—4)，并根据用户整定情况触发蜂鸣器或打印故障报告 (图7—5)。同时与后台监控装置实时通讯，上传当前运行状况，详细通讯规约见第10节“通讯规约”。如故障类型为PT铁磁谐振，则瞬时启动消谐元件予以消除。
退回 键进入调试状态，此时显示调试主菜单(图7—5)。如为WXZ196-3 在运行状态下按 回车 键进入光型装置，调试主菜单如7—6。光条位于第一项，按 或 键可移动光条，按 03年08月08日 13时48分53秒 图7—2
接地故障 03年08月08日 13时48分53秒 图7—3
谐 17Hz：000 V 波 25Hz：000 V 数 50Hz：032 V 值 150Hz：000 V 图7—4
条所在项的子菜单。
? 修改时钟 ? 系统配置 系统自检 ? 故障报告 图7—5
? 修改时钟 ? 蜂鸣器开关 系统自检 ? 故障报告 图7—6
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7.1 修改时钟(图7—7)
回车 键确认，按 按 或 键可移动光标，按 或 键修改时间数值，修改完毕后按 退回 键取消修改，并返回主菜单。修改数值时，按 或 键不放，可连续增减数值，以便
快速整定。
7.2 系统配置(图7—8)
回车 键进入光条所在项的子菜单。需注意的是，整定完毕 按 或 键可移动光条，按 退回 键返回上级菜单。 后必须按
03年08月08日 13时48分53秒 图7—7
7.2.1 蜂鸣器开关(图7—8)
此时光标位于当前整定状态，可按 或 键移动光标修改整定值，修改完毕后按
回车 键确认，按 退回 键取消修改，并返回上一级菜单。 1.蜂鸣器开关 2.打印机开关 3.装置通讯地址 4.通讯波特率 图7—8
7.2.2 打印机开关(图7—9)
此时光标位于当前整定状态，可按 或 键移动光标修改整定值，修改完毕后按
回车 键确认，按 退回 键取消修改，并返回上一级菜单。
1.蜂鸣器开关 打开 关闭 2.打印机开关 打开 关闭 图7—9
图7—8
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